一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置的制作方法

本发明涉及固体火箭发动机安全性研究领域，涉及一种固体发动机壳体及绝热层试件进行热烤试验的装置。

背景技术：

1、固体火箭发动机广泛应用于火箭弹、导弹武器系统以及航天发射等军用民用领域。随着使用环境的日渐苛刻，固体火箭发动机的生存能力面临更大的挑战。固体火箭发动机作为一种典型的含能装置，是导弹上除战斗部之外最大的含能装置和危险源，在固体火箭发动机贮存、维护及使用的全寿命周期内，热激励是引发其意外发生燃烧爆炸反应的最常见诱因。例如，发动机贮存过程中因散热不良引起环境湿度升高；化学物品、油料燃烧产生的高温气体和热辐射；舰船、车辆等运载工具发生火灾时使发动机受到火焰直接烘烤等。在上述条件下，发动机受到热载荷作用，发生不可控的化学反应和能量释放，导致其燃烧或爆炸，丧失功能并造成严重的生命财产损失。因此，装填复合推进剂的固体火箭发动机热安全性问题引起了高度重视。目前国内外研究者对固体发动机热安全性的研究多数集中在复合固体推进剂在受到外界热刺激时的热安全性问题上，关于发动机在外界热载荷作用下，发动机壳体及绝热层的热响应研究较少。

2、当发动机置于火焰中时，热量通过辐射和对流方式传递给发动机壳体，壁面温度升高较快，壁面温度逐渐向壳体-绝热层-衬层-推进剂传递，为研究热烤环境下壳体及绝热层的热响应以及壳体与绝热层界面、绝热层与绝热层界面的温度变化，需要一种壳体及绝热层进行热烤试验的装置。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，可用于研究发动机在异常火焰环境下发动机壳体及绝热层的热响应特性以及安全性。

2、本发明解决技术的方案是：一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，在发动机壳体内表面粘贴第一绝热层、第一绝热层的另一面粘贴第二绝热层。本发明所述热烤试验装置包括：试验工装、酒精喷灯、温度热电偶和数据采集模块；

3、试验工装用于放置发动机壳体，酒精喷灯作为热源，用于对发动机壳体外表面加热，置于发动机壳体中心的正下方；温度热电偶作为测点，用于测试加热过程中酒精喷灯的火焰及各测点温度，温度热电偶粘贴在发动机壳体与第一绝热层之间、第一绝热层与第二绝热层之间以及第二绝热层的上表面；所有温度热电偶都连接到数据采集模块；数据采集模块采集发动机壳体、第一绝热层、第二绝热层各界面温度变化数据。

4、进一步的，所述发动机壳体的外形为长方体，长度范围250～350mm，宽度范围150～250mm，厚度范围8～10mm。

5、进一步的，所述第一绝热层、第二绝热层为相同尺寸的长方体薄片，长度范围200～300mm，宽度范围100～200mm，厚度范围1～3mm。

6、进一步的，所述第一绝热层在发动机壳体的居中位置粘贴，且中心点重合。

7、进一步的，所述发动机壳体与第一绝热层之间测点的设置位置为：在发动机壳体中心点处设置一个测点，此测点正对火焰；在发动机壳体长度方向的对称轴上，以中心点为对称，两侧均布一个测点，距离中心点40～60mm；在发动机壳体宽度方向的对称轴上，在中心点的任意一侧设置一个测点，距离中心点40～60mm。

8、进一步的，所述第一绝热层与第二绝热层之间测点的设置位置为：在第一绝热层中心点处设置一个测点，在第一绝热层长度方向的对称轴上，以中心点为对称，两侧均布一个测点，距离中心点40～60mm。

9、进一步的，所述第二绝热层的上表面测点的设置位置为：在第二绝热层中心点处设置一个测点。

10、进一步的，所述第一绝热层、第二绝热层为epdm材料。

11、进一步的，基于本发明所述热烤试验装置，提供一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验方法，包括步骤：

12、步骤1：在发动机壳体与第一绝热层之间、第一绝热层与第二绝热层之间、第二绝热层的上表面分别粘贴好温度热电偶后，将第一绝热层、粘贴在发动机壳体上；

13、步骤2：将发动机壳体放置于试验工装上，并将热电偶与数据采集模块连接；

14、步骤3：将酒精喷灯置于发动机壳体中心的正下方，控制酒精喷灯的加热高度获得发动机壳体外表面不同的加热温度；

15、步骤4：数据采集模块采集发动机壳体、第一绝热层、第二绝热层各界面温度变化数据。

16、本发明与现有技术相比的有益效果是：

17、(1)本发明提供的试验装置及方法，通过制作发动机壳体与两层绝热层的加热试件，在加热试件层与层之间不同部位粘贴热电偶，并与数据采集系统连接，来测试火焰加热条件下不同部位的温度响应，操作简单，使用方便；

18、(2)本发明不局限于发动机壳体及绝热层试件的热烤试验，适用于发动机各部位粘接试件的热烤试验，适用范围广。

技术特征：

1.一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，所述发动机壳体内表面粘贴第一绝热层、第一绝热层的另一面粘贴第二绝热层；其特征在于，包括：试验工装、酒精喷灯、温度热电偶和数据采集模块；

2.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述发动机壳体的外形为长方体，长度范围250～350mm，宽度范围150～250mm，厚度范围8～10mm。

3.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述第一绝热层、第二绝热层为相同尺寸的长方体薄片，长度范围200～300mm，宽度范围100～200mm，厚度范围1～3mm。

4.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述第一绝热层在发动机壳体的居中位置粘贴，且中心点重合。

5.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述发动机壳体与第一绝热层之间测点的设置位置为：

6.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述第一绝热层与第二绝热层之间测点的设置位置为：

7.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述第二绝热层的上表面测点的设置位置为：在第二绝热层中心点处设置一个测点。

8.根据权利要求1所述的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，其特征在于，所述第一绝热层、第二绝热层为epdm材料。

9.基于权利要求1的一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验方法，包括步骤：

技术总结
本发明提供一种固体发动机壳体及绝热层试件热烤试验装置，属于固体火箭发动机安全性研究领域，包括试验工装、酒精喷灯、温度热电偶和数据采集模块，在发动机壳体的内表面粘贴第一绝热层、第一绝热层的另一面粘贴第二绝热层；通过在壳体与第一层绝热层之间、第一层绝热层与第二层绝热层之间以及第二层绝热层界面不同部位粘贴热电偶，热电偶与数据采集系统连接，测试酒精喷灯火焰加热条件下不同部位的温度响应。本发明可用于研究发动机在异常火焰环境下发动机壳体及绝热层的热响应特性以及安全性。

技术研发人员：刘梅,敖麟,吴迪,王丹,刘应雷,秦少东,张镇国
受保护的技术使用者：西安航天动力技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11